核变形研究可以促进人工组织工程的发展

生物医学工程 科里·纽教授 Benjamin Seelbinder(19届博士)想要回答两个基本问题. 细胞如何适应环境，机械环境如何影响细胞?

他们在六年多的研究中发现的东西有可能解决主要的健康障碍，并推进人工组织工程. 

他们的研究, 的封面 自然生物医学工程 12月. 2，题为“核变形指导心脏发育和疾病中的染色质重组”,发现机械力通过细胞核的重组引导细胞的发育，并可能影响未来的病理.

“博彩平台推荐对健康细胞的发育很感兴趣, 细胞的健康需要细胞核以一种特殊的方式感知机械力,纽说。.

纽和塞尔宾德解释说，其中一种力量是紧张. 张力以一种确定的方式拉伸细胞，导致细胞核的重组. 这种修饰改变了基因的表达，这可能预示着患者患有某些疾病.

这种对细胞发育过程的理解也帮助Neu和Seelbinder得出结论，科学家可以影响细胞本身. 研究人员可以通过控制细胞内的张力来改变环境, 哪一种可以用来制造更真实的人造组织.

这一发现

瑟尔宾德现在是纽约大学的博士后 马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所, 在研究胚胎小鼠的心血管细胞时首次发现机械力塑造细胞核.

“在观察细胞中的力整合时，细胞核是一个非常有趣的研究对象，因为它很大, 包含所有的基因信息，并与细胞的所有部分有机械连接,泽尔宾德说. “博彩平台推荐刚刚开始探索，发现有一个明确的模式，应该进行更仔细的调查.”

西宾德之所以使用心脏细胞，是因为它们可以自行收缩, 使它们成为研究核变形的完美模型. 众所周知，这些细胞对它们的机械环境非常敏感.

塞尔宾德注意到，收缩导致细胞核变硬, 在某些地区僵硬和密集的, 他和纽解释道. 在其他区域，细胞核似乎组织松散.

“There is a certain well-defined structure that the nucleus takes on; it is not just a soft gel,纽说。. “由于心脏细胞在发育过程中突然收缩，也有确定的力量正在发生. 力学是迷人的——力不是凭空发生的, 它们被转移到细胞的亚结构中.”

Neu和Seelbinder得出结论，收缩是由机械力和张力在细胞中移动造成的. 这些收缩重组了每个细胞的染色质, 哪些是原子核的结构元素.

纽说，这一发现启动了以工程与应用科学学院为中心的重大合作努力. 在科罗拉多大学研究人员的帮助下 保罗米. 雷迪机械工程系, 分子、细胞和发育生物学学系, 宾夕法尼亚大学 和 普渡大学，他们证实了同样的模式也发生在人类身上.

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对人类健康的影响

了解细胞核中的染色质是如何组织的是一个基础学科领域. 基因在细胞核内的位置对它们的表达是重要的，具有重要的意义.

Neu和Seelbinder还发现，在生命后期经历核重组的动物会出现与患有心血管疾病或高血压的老年人可能会出现的病理症状.

当观察成年小鼠诱导肥大时, 他们观察到在发育期间建立的基因表达在成年阶段再次重组. 这会导致细胞身份和细胞活性的丧失. 以心脏细胞为例，收缩停止，导致心脏骤停.

“这不仅仅是发展的问题, 但是原子核的结构和结构在生命的后期也非常重要,纽说。. “例如，当有人患上心脏病时.”

研究人员研究了患有心肌病等心脏病的患者, 一种使心脏难以供血的疾病. Seelbinder解释说，这种情况非常适合他们的工作，因为心肌病改变了心脏的机械环境.

心肌病使心肌增厚，引起较少的收缩和较少的核变形. 染色质重组，细胞身份下降.

“如果你使用标记物，比如心脏泵出多少血，并将其与细胞核的重组联系起来, 它具有很强的预测性,泽尔宾德说. “这意味着你可以取一点组织, 看看细胞核的组织结构就能判断这个器官的功能是否正常.”

塞尔宾德和纽说，这些发现成为他们发现的最令人印象深刻的事情之一. 它不仅为诊断潜力打开了大门，也为治疗可能性打开了大门.

人工组织工程

纽和瑟尔宾德的研究可能有助于改变人工组织工程的前景. 他们的工作填补了对再生医学中机械力和细胞发育之间关系的理解空白.

纽说，如果研究人员知道心脏是如何发育的——是什么触发了从细胞集合到一个功能齐全的器官或有机体的转变——就有可能模拟发育过程.

他们的研究是发展道路的蓝图, 这也可以为新的再生技术和用于药物发现的器官芯片模型的可能性奠定基础.

“例如，制药公司可能想要筛选新型药物，”Neu说. “如果你有一个具有正确细胞核和功能的复制心脏组织, 如果你能制作一个人的微缩模型, 这样就有可能筛选出对人类最有效的候选药物.”

Neu和Seelbinder的论文题为“核变形指导心脏发育和疾病中的染色质重组”，发表在《博彩app推荐》杂志上, 可在此处阅读.

来自博彩平台推荐机械工程系的合著者包括前博士后研究员 索汉姆Ghosh 她现在是科罗拉多州立大学的一名教员，还有博士候选人Stephanie Schneider和Adrienne Scott, 和 Sarah Calve教授.

分子, 细胞与发育生物学博士后研究员edward Casas, 博士候选人Alison Swearingen和 Justin Brumbaugh教授 也是这篇论文的合著者.